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編輯 | 虞爾湖

出品 | 潮起網(wǎng)「于見專欄」

【資料圖】

半導體產(chǎn)業(yè)可以說是一個國家工業(yè)的戰(zhàn)略高地，而光刻機又是半導體產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)核心，所以美國、荷蘭、日本等國均對光刻機的出口進行了嚴格限制，要想不被“卡脖子”，只能走自主研發(fā)、自主可控的道路，對此本文將著重探討三個方面的問題，一是光刻機產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀？二是當前國產(chǎn)光刻機技術(shù)究竟發(fā)展到了什么程度？三是國產(chǎn)光刻機技術(shù)距離國際先進水平到底還有多大的差距？

技術(shù)不占先手，只能將勤補拙

盡管光刻機的地位與作用非常重要，但全球能生產(chǎn)光刻機的廠商卻是寥寥無幾，全球市場基本上被荷蘭阿斯麥（ASML）、日本尼康與佳能這3家企業(yè)所壟斷，這其中阿斯麥公司在光刻技術(shù)和市場份額方面一直處于遙遙領(lǐng)先的地位。

它是全球唯一能生產(chǎn)極紫外線光刻機（EUV）的企業(yè)，這種光刻機目前可以制造出5納米工藝的先進芯片，由于阿斯麥背后的兩大主要股東均為美國企業(yè)，分別為資本國際集團和黑巖集團，所以荷蘭也不得不按照美國的要求，發(fā)布了關(guān)于半導體設(shè)備出口管制的新規(guī)定。

新規(guī)重點關(guān)注目前的芯片制造技術(shù)，包括最先進的沉積和浸沒式光刻系統(tǒng)，新規(guī)定將于2023年9月1日正式生效，繼阿斯麥公司限制設(shè)備供應以后，7月23日日本限制半導體制造設(shè)備出口的新規(guī)也正式生效，這些措施給我國半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了較大的影響。

有人或許會問，他們既然不賣，我們就不能自己制造嗎？自己制造當然也行，但是非常困難，目前最先進的EUV光刻機，由超過45萬個零部件構(gòu)成，即便是處于世界EUV光刻機頂流位置的ASML，也只能生產(chǎn)其中15%的零部件，其余85%則來自于全球的上千家供應商。

ASML公司的EUV光刻機，光源采用美國的Cymer，透鏡是德國的蔡司鏡頭，其內(nèi)部的任何一個零部件，都體現(xiàn)了精密儀器制造行業(yè)的頂尖水平，對于光刻機制造企業(yè)而言，一方面把這些零部件整合成一臺高性能的光刻機很難。

另一方面這其中有很多關(guān)鍵技術(shù)和重要零部件是即使花錢也買不到的，而采取國產(chǎn)替代也不是一朝一夕就能夠?qū)崿F(xiàn)的，需要一個長時間探索與磨合的過程。

假如有人問，這個世界上有沒有那個國家能夠憑借一己之力單獨攻克光刻機難題？我的回答是這個國家有且也只能是中國，作為半導體產(chǎn)業(yè)鏈中最精密最核心的部分，光刻機的國產(chǎn)替代進程正在加速向前。

經(jīng)過了20多年的研發(fā)積累，我國可以說是摸到了光刻機尖端技術(shù)的門檻，第一臺真正意義上的國產(chǎn)光刻機設(shè)備已經(jīng)是呼之欲出，前不久傳出了一個令人振奮的消息，上海微電子正在緊鑼密鼓研發(fā)28納米浸沒式光刻機。

預計今年底第一臺國產(chǎn)光刻機將橫空出世，產(chǎn)品型號SSA/800-10W，目前該公司已經(jīng)可以量產(chǎn)90納米分辨率的SSX600系列光刻機，即將問世的28納米光刻機不僅可以用于制造28納米芯片，采取特殊工藝后最高甚至可以造出7納米芯片。

而且28納米光刻機成功量產(chǎn)之后，接下來就是研發(fā)14納米、7納米乃至更先進的5納米光刻機，相信以上難題最終都會被逐一克服，從這個角度來看，我們還應當感謝ASML，外部限制給國產(chǎn)替代留下了廣闊的發(fā)揮空間，同時未來留給ASML的壟斷時間其實也不多了。

國產(chǎn)化率逐步提升，國產(chǎn)替代穩(wěn)步推進

制造一臺光刻機所需要的零部件的種類與數(shù)量繁多，需要全球的零部件供應企業(yè)共同參與、協(xié)作完成，因此對于產(chǎn)業(yè)而言，國產(chǎn)替代是一項長期且復雜的過程，隨著整體技術(shù)實力的不斷增強，國內(nèi)企業(yè)也在光刻機相關(guān)領(lǐng)域突破不斷。

但平心而論，當前在光刻機制造的各個技術(shù)節(jié)點還有很多“卡脖子”環(huán)節(jié)，例如光源，光刻機需要體積小、功率高的穩(wěn)定光源，又如鏡片，光刻機需要高精度和光滑度的鏡片來聚焦和校準光線，以確保電路圖形能夠被精準投射到晶圓上面。

總的來說，國內(nèi)企業(yè)在光刻機產(chǎn)業(yè)鏈的零部件供應領(lǐng)域已具備了一定的基礎(chǔ)與實力，在光刻機全球供應鏈的各個環(huán)節(jié)正活躍著不少A股上市公司的身影，如光源系統(tǒng)供應商福晶科技，涂膠顯影供應商芯源微、富創(chuàng)精密，光刻膠供應商容大感光、南大光電，光刻氣體供應商雅克科技、華特氣體。

其中富創(chuàng)精密是全球少數(shù)幾家7納米工藝制程精密零部件的制造商之一，華特氣體的產(chǎn)品可用于7納米、14納米等芯片的批量制造，部分產(chǎn)品還可用于5納米芯片的先進制程工藝。

浙商證券的數(shù)據(jù)顯示，在光刻機零部件的國產(chǎn)替代方面，替代率最高的有去膠設(shè)備，國產(chǎn)化率達到90%，其次是清洗、刻蝕、熱處理、涂膠顯影、真空鍍膜等環(huán)節(jié)，國產(chǎn)化率在10%至40%之間，在原子層沉積、光刻、量測檢測、離子注入等方面的國產(chǎn)化率最低，目前還不到5%。

丟掉幻想，主動出擊，這是國內(nèi)光刻機產(chǎn)業(yè)唯一的出路，與此同時，我們還應當看到，從芯片到光刻機制造，龐大的市場需求擺在這里，一旦取得質(zhì)的突破，那么將給產(chǎn)業(yè)帶來巨大的商業(yè)回報及戰(zhàn)略優(yōu)勢。

經(jīng)過多年的積累，在光刻機產(chǎn)業(yè)鏈方面，各條線上的國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)基本到位并成型，多數(shù)零部件的研發(fā)制造，都有相應的生產(chǎn)企業(yè)與技術(shù)替代分布，如今的光刻機產(chǎn)業(yè)就如同今天的C919一樣，正在躍躍欲試，期待有朝一日能不鳴則已、一鳴驚人。

國內(nèi)制造業(yè)的全產(chǎn)業(yè)鏈布局和新型舉國體制下的科技創(chuàng)新機制，將會是光刻機產(chǎn)業(yè)破局的殺手锏。

借量子技術(shù)換道超車，短期內(nèi)還不現(xiàn)實

量子科學被譽為新一輪科技革命的戰(zhàn)略制高點之一，在新材料研發(fā)、生物醫(yī)療、金融分析、人工智能等諸多關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，量子芯片和量子計算機能夠提供超越傳統(tǒng)計算機極限的核心算力，在突破當前算力瓶頸的同時，還能大幅降低運算能耗。

迄今為止，已有21個國家制定了或正在擬制自己的量子戰(zhàn)略，在該領(lǐng)域我國處于全球第一梯隊之列，這為未來的國產(chǎn)替代以及芯片產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)換道超車打下了良好基礎(chǔ)，不少企業(yè)也在這個新領(lǐng)域與新賽道上跑出了科技創(chuàng)新的加速度。

在4月中旬，量旋科技（SpinQ）發(fā)布了多款屬于其超導量子計算體系的全新產(chǎn)品，如超導量子芯片少微、EDA軟件天乙和超導量子測控系統(tǒng)織女星，推出了量子軟件編程框架SpinQit、量子計算云平臺金牛座，年底量旋科技還將發(fā)布50比特量子芯片，預計2026年左右推出400量子比特的超導量子計算機。

在初代量子芯片生產(chǎn)線和量子計算機的基礎(chǔ)上，本源量子即將推出悟空量子計算機，以及專門為其配套的高于64比特位數(shù)的悟空芯片，本源已經(jīng)建立起了一套涵蓋操作系統(tǒng)、應用軟件及Q-EDA工具的量子軟件生態(tài)環(huán)境。

公司的NDPT-100無損探針儀，可對量子芯片進行無損檢測，MLLAS-100激光退火儀，可對有缺陷的量子芯片進行功能修復，這2款設(shè)備都是生產(chǎn)量子芯片的工業(yè)母機和必要工具。

它們的重要性就像可用于傳統(tǒng)芯片制造的光刻機一樣，有了制造工具在手，未來在量子芯片的制造方面就不會再被卡脖子，在今年的全球量子計算發(fā)明專利排行榜上，本源排名全球第六位。

從全球量子計算的發(fā)展情況來看，目前量子計算即將進入到實質(zhì)的商業(yè)化應用階段，企業(yè)一方面需要關(guān)注量子計算前沿技術(shù)的研發(fā)方向，不斷改進和完善自家的產(chǎn)品，另一方面也要立足于量子計算技術(shù)的實際應用，助力各行各業(yè)提升生產(chǎn)效率。

雖然近幾年量子計算的發(fā)展速度很快，也有很多技術(shù)突破，但量子計算機在真正實現(xiàn)大規(guī)模市場化應用之前，還需要先解決好3個方面的問題。

一是提升運算精度，確保同一個運算問題，每次都能得到同樣的運算結(jié)果。

二是優(yōu)化運行環(huán)境，大多數(shù)量子芯片的運行環(huán)境都在270度左右，如此苛刻的使用條件將會極大地制約量子計算機的推廣與普及。

三是降低使用成本，由于量子芯片尚未得到大規(guī)模的應用，所以制造成本相對較高，再加上需要購買價值上百萬美元的配套制冷設(shè)備，高昂的使用成本無疑會令潛在的購買者望而卻步。

縱觀全球市場，量子芯片距離真正的商業(yè)化應用還有很長的路要走，距離一款真正實用的量子計算機的誕生，還需要數(shù)年左右的時間，所以若要借量子技術(shù)實現(xiàn)換道超車，短期內(nèi)還不現(xiàn)實。

結(jié)語

路雖遠，行則方至，事雖難，做則可成，這是一場輸不起的芯片戰(zhàn)爭，盡管道路曲折而漫長，阻力、困難與挑戰(zhàn)重重，但在光刻機的諸多關(guān)鍵領(lǐng)域，已有越來越多的國內(nèi)企業(yè)開始脫穎而出，參與到全球化的競爭浪潮之中。

與此同時，規(guī)模龐大的國內(nèi)市場也為產(chǎn)業(yè)的升級迭代提供了有力支撐，而推進關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和提升國產(chǎn)替代水平，又是我國光刻機乃至半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必由之路。